ندای لرستان - دانشمندان آمریکایی با بازسازی شرایطی مشابه لحظات اولیه یک انفجار هستهای، به کشفی دست یافتهاند که میتواند درک بشر از نحوه شکلگیری بارشهای رادیواکتیو را دگرگون کند. نتایج این پژوهش نشان میدهد فرآیند تشکیل ذرات رادیواکتیو پس از انفجارهای اتمی بسیار پیچیدهتر از آن چیزی است که مدلهای فعلی پیشبینی میکنند و برخی واکنشهای شیمیایی مهم تاکنون نادیده گرفته شدهاند.
پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور آمریکا در مطالعهای شرایط حاکم بر کسری از ثانیه پس از یک انفجار هستهای یا حادثه بزرگ نیروگاه اتمی را شبیهسازی کردند. در چنین رویدادهایی، انرژی عظیم آزادشده محیط اطراف را به دماهای فوقالعاده بالا میرساند و مواد اطراف همراه با هوا را به بخار و پلاسما تبدیل میکند. این توده داغ که به «آتشگوی هستهای» معروف است، به سرعت گسترش یافته و سپس با سرد شدن، ذرات جامد بسیار ریزی را تشکیل میدهد که در نهایت به بارش رادیواکتیو تبدیل میشوند.
دانشمندان تأکید میکنند شناخت دقیق نحوه شکلگیری این ذرات برای ارزیابی خطرات هستهای، مدیریت بحران و حتی بازسازی جزئیات حوادث اتمی اهمیت حیاتی دارد. به همین دلیل، تیم تحقیقاتی تلاش کرد رفتار سه عنصر مهم یعنی اورانیوم، سریم و سزیم را در جریان تبخیر، واکنش شیمیایی و سرد شدن بررسی کند.
برای انجام این آزمایش، پژوهشگران از یک راکتور ویژه پلاسما استفاده کردند که میتواند بخشی از شرایط درون آتشگوی هستهای را بازسازی کند. در این سامانه، مواد مختلف ابتدا در دمای بسیار بالا تبخیر میشوند و سپس در مسیری کنترلشده سرد میشوند تا دانشمندان بتوانند روند شکلگیری ذرات را زیر نظر بگیرند.
تیم تحقیقاتی دو سناریوی متفاوت را آزمایش کرد. در یکی از آنها دما بهتدریج کاهش یافت، اما در سناریوی دیگر مواد برای مدت طولانیتری در دمای بالا باقی ماندند و سپس به سرعت سرد شدند. نتایج نشان داد همین تفاوت ظاهراً کوچک میتواند تأثیر چشمگیری بر واکنشهای شیمیایی و ساختار نهایی ذرات رادیواکتیو داشته باشد.
بررسیها نشان داد اورانیوم و سریم نسبتاً زودتر متراکم میشوند، اما رفتار سزیم متفاوت است. این عنصر که فراریت بیشتری دارد، دیرتر به ذرات جامد تبدیل میشود و زمانی که مدت بیشتری در دمای بالا باقی بماند، بسیار بیشتر از حد انتظار با سایر مواد ترکیب میشود. این موضوع نشان میدهد که زمان و مسیر سرد شدن مواد نقش مهمی در ترکیب شیمیایی نهایی بارش رادیواکتیو دارند.
راکیا ضاوی، پژوهشگر این پروژه، میگوید: تغییر مدت زمانی که مواد در دمای بالا باقی میمانند، میتواند واکنشهای شیمیایی را تغییر دهد و نحوه ورود عناصر فراری مانند سزیم به ذرات را تحت تأثیر قرار دهد. این ذرات در واقع تاریخچه شکلگیری خود را درونشان حفظ میکنند.»
به گفته پژوهشگران، بسیاری از مدلهای فعلی بارش هستهای مواد مختلف را تقریباً بهصورت مستقل از یکدیگر در نظر میگیرند و نقش تعاملات شیمیایی میان آنها را کمتر از واقعیت برآورد میکنند. اما یافتههای جدید نشان میدهد این واکنشهای متقابل میتوانند نقش بسیار مهمتری در شکلگیری ذرات رادیواکتیو ایفا کنند.
دانشمندان امیدوارند دادههای بهدستآمده از این پژوهش به بهبود مدلهای مورد استفاده در تحلیل انفجارهای هستهای و حوادث اتمی کمک کند. آنها در مرحله بعد قصد دارند ترکیبهای پیچیدهتر و واقعبینانهتری از مواد را بررسی کنند تا تصویری دقیقتر از نحوه شکلگیری بارش رادیواکتیو در شرایط واقعی به دست آورند.
این مطالعه نه تنها پنجرهای تازه به یکی از مخوفترین پدیدههای جهان باز کرده، بلکه میتواند ابزارهای مهمتری برای ارزیابی خطرات هستهای و مدیریت بحرانهای احتمالی در اختیار دانشمندان و مسئولان قرار دهد.